Ťažkovodné reaktory typu CANDU |
||||||
| CANDU vo svete | ||||||
prezentácia Candu.ppt
História CANDU začala v 40. rokoch 10 wattovým výskumným reaktorom ZEEP (Chalk River, Ontario, Kanada). Do roku 1960 pokračovala ďalšími dvomi výskumnými reaktormi NRX research reactor (42 MW, Chalk River, Ontario, Canada) a NRU research reactor (200 MW, Chalk River, Ontario, Kanada).
V 60. a 70. rokoch výskum pokračoval najskôr demonštračným reaktorom NPD (Nuclear Power Demonstration reactor, 25 MWe, Rolphton, Ontario, Kanada) a neskôr prvým komerčným prototypom Douglas Point CANDU reactor (200 MWe, Ontario, Kanada). Neskôr už nasledovala výstavba 4 blokov jadrovej elektrárne Pickering (542 MWe / blok, Ontario, Kanada) a 4 blokov elektrárne Bruce( Bruce A Nuclear Power Plant, 825 MWe / blok, Ontario, Kanada ).
V 80. rokoch sa vystavali ďalšie 4 bloky elektrárne Pickering (Pickering B Nuclear Power Plant, 542 MWe / blok, Ontario, Kanada), 4 bloky elekrárne Bruce ako aj elektrárne Point Lepreau ( 680 MWe, New Brunswick, Kanada ), Wolsong (Blok 1, 679 MWe, Korea), Gentilly ( 675 MWe, Quebec, Kanada), Embalse (648 MWe, Argentína).
V 90. rokoch to boli elektrárne Cernavoda (Blokt 1, 708 MWe, Rumunsko) a Wolsong (Bloky 2,3,4, 715 MWe, Korea).
Po roku 2000 boli vystavané ďaľšie JE. Qinshan Phase III (2 bloky, 728 MWe / blok, Čína), Černavoda (Blok 2 Nuclear Power Plant, 708 MWe, projektované spustenie 2005, Rumunsko) a elektrárne RAPS (2 bloky, India) a KANUPP (1 blok, Pakistan).
 |
CANDU reaktor design CANDU reaktor pozostáva z horizontálne uloženej valcovej nádoby zvanej Calandria. Palivové a chladiace kanály sú uložené taktiež horizontálne. Vstupné a výstupné trubky chladiva (moderátora) vedú cez Calandriu a potom do externého výmenníka tepla. Regulačné tyče sa zasúvajú z vrchu a ovládajú distribúciu energie v reaktore a môžu byť použité na odstavenie reaktora. Tieniaca nádoba redukuje žiarenie v blízkosti reaktora. |
Stroj na výmenu paliva a Calandria V CANDU reaktoroch môže byť palivo vymieňané počas prevádzky. Nové palivové kazety sú zavážané horizontálne a vyhorené kazety sú vytáčané von do určeného priestoru. Schematicky je to možné vidieť tu.
|
 |
CANDU reaktory sú projektované na používanie D2O ako chladiva aj ako moderátora. Použitie ťažkej vody, spolu s ďalšími vlastnosťami, umožňujú CANDU reaktorom používanie prírodného uránu, ktorý je relatívne lacný a je ho dostatok po celom svete. Palivo pre CANDU je vo forme peletiek z UO2 .Tie sú vložené do trubkových puzdier a zoskupené do malých (dĺžka 0,5m, priemer 10cm), ľahko uskladnitelných kaziet, z ktorých každá váži 24 kg viď. obr.(palivová kazeta a palivový kanál)
Palivová kazeta pre CANDU sa skladá zo 7 komponentov (palivové peletky, puzdro, CANLUB povlak vnútri puzdier, spacer pads, bearing pads, koncové držiaky, koncové platne ) . Znamená to, že je to ľahko zastaviteľný produkt
Použitie prírodného uránu zjednodušuje výrobu, skladovanie ako aj zaobstarávanie a rôznorodosť palivových zdrojov.
Štandartná 37 článková CANDU palivová kazeta z prírodného uránu pokračuje do existujúcich CANDU JE na celom svete. Súčastné náklady na palivo pre CANDU reaktory sú dvojnásobne nižšie ako na palivo tlakovodných reaktorov (PWR).
CANFLEX Pokročilé palivo
 |
Pre reaktory CANDU bolo vyvinuté palivo CANFLEX,. CANFLEX-je skratka z CANDU FLEXible fuelling. Má mnoho výhod pre súčastné ako budúce CANDU reaktory pri použití prírodného uránu alebo uránu získaného z niektorého z palivových cyklov . Celé to zahrnuje aj vysoké operačné a bezpečnostné parametre, dlhšiu životnosť elektrárne, lepšiu ekonomiku a zvýšený výkon. |
Kazeta CANFLEX má 43 palivových prútikov vo dvoch veľkostiach. Bola dizajnovaná špeciálne na zvýšenie palivového výkonu a efektívnosti nákladov a zlepšení teplotných charakteristík. AECL už takmer dokončila oprávnenie týchto pokročilých kaziet pre komerčné použitie. 24 CANFLEX palivových kaziet bolo testovaných v Point Lepreau CANDU 6 reaktore v New Brunswick, Kanada a výsledky splnili všetky očakávania a regulacné požiadavky. V marci 2001 AECL a Zircatec Precision Industries podpísali súhlas na výrobu týchto pokročilých palivových kaziet. |
 |
Flexibilita palivového cyklu
CANDU reaktory majú vysoký stupeň flexibility palivového cyklu, ktorá je dôsledkom ich vysokej neutrónovej ekonómie, kontinuálnej výmeny paliva počas prevádzky a jednoduchého designu. Táto CANDU flexibilita palivového cyklu dovoľuje použite prírodného uránu ako paliva. Takisto dovoľuje aj možnosť využitia množstva palivových cyklov, čo optimalizuje využitie uránových zdrojov, využitie vzájomnej spolupráce medzi CANDU a ľahkovodnými reaktormi a zabezpečuje dlhodobé zásobovanie palivom aj v prípade vysokej ceny alebo nedostatku uránových zdrojov.
 |
Nízko obohatený urán (NOU) Použitie NOU je logický krok od použitia prírodného uránu pre CANDU reaktory. Obohatenie prírodného uránu z 0,7% na približne 0,9 až 1,2% Uránu-235, sa náklady na palivo znížia v dôsledku menšieho počtu palivových kaziet potrebných pre reaktor. Toto v konečnom dôsledku znižuje množstvo používaného paliva a tým aj náklady na následné spracovanie a uskladňovanie vyhoreného paliva. |
Prepracovaný urán (PU) Prepracovaný urán je istý variant k NOU. Je založená na použití prepracovaného paliva z ľahkovodných reaktorov (LWR) . Vyhorené palivo z LWR obsahuje nízko obohatený urán, ktorý môže byť prepracovaný použitím konvenčných technológií a použitý v CANDU reaktoroch. Výhoda tohto palivového cyklu spočíva v spolupráci LWR JE a CANDU JE, čo pomáha k zníženiu objemu použitého paliva a zníženiu následných nákladov na uloženie. Vyhorené palivo môže byť v CANDU požité aj bez opätovného obohacovania. Energia získaná z vyhoreného paliva použitím v CANDU je dvojnásobná v porovnaní s energiou získanou opätovným obohacovaním pre LWR. |
Priame použitie vyhoreného paliva z PWR ( DUPIC - Direct Use of Spent PWR Fuel in CANDU ) DUPIC je atraktívny palivový cyklus pre krajiny, ktoré vlastnia CANDU aj PWR bloky. V DUPIC palivovom cykle sa pomocou novej metódy, tzv. suchého spracovania, sa spracováva vyhorené palivo z PWR reaktorov na použitie pre CANDU. Táto metóda zabezpečuje zvýšenie energie získavanej z PWR paliva až do 50 % a znižuje celkové množstvo používaného paliva. |
 |
Zmiešané oxidy uránu a plutónia MOX (Mixed Oxide Fuel) * CANDU reaktory sú schopné použiť ako palivo aj armádne plutónium. V MOX palive je plutónium upravené do formy, ktorá zabezpečuje rovnakú spoľahlivosť a bezpečnosť ako palivo štandartne používané. Popritom zabezpečuje prospech pre spoločnosť výrobou elektriny. Možnosti CANDU MOX dovoľujú dôveryhodným tretím krajinám a Kanade participovať na znižovaní svetových zásob plutónia z bývalých Amerických a Ruských zbraní pri plnej bezpečnosti. CANDU MOX je lacná, bezpečná alternatíva, ktorá bude dostupná v blízkom čase pri likvidovaní starých Ruských a Amerických zbraní. Kooperačný program viedol k výrobe malého množstva CANDU MOX palivových článkov z bývalých Ruských a Amerických zbraní, pre demonštračné ožarovanie v NRU výskumnom reaktore v AECL's Chalk River Laboratories. Tieto vzorky boli dopravené do Chalk River a proces ožarovania začal koncom roku 2000. * Americké a Ruské testované vzorky MOX paliva obsahovali 97 % U a 3 % Pu získaného zo jadrových zbraní |
Tóriový palivový cyklus Palivo založené na oxide tória je potenciálny zdroj energie v krajinách bohatých na tórium. Tento palivový cyklus by bol schopný zabezpečiť zdroj paliva ďaleko do budúcnosti. Množstvo tória v zemskej kôre je približne trikrát vyššie ako uránu. |
CANDU 6 je 700We energetický reaktor. V súčasnosti je v prevádzke 10 týchto reaktorov a 1 je vo výstavbe.
CANDU 9 (900 MWe) bol vyvinutý z JE Darlington v Ontariu s integrovanými 4 blokmi o výkone 935 MWe. Každý CANDU 9 reaktor v JE pracuje ako samostatný blok. Toto umožňuje flexibilitu pridania ďalších blokov. |
 |
CANDU 9 zahŕňa všetky výhody CANDU designu:
• vysoká využiteľnosť paliva
• výmena paliva počas prevádzky
• nízky tlak
• jednoduchý design palivovej kazety
• flexibilita palivového cyklu
• štandartné kľúčové komponenty
CANDU 9 má aj niektoré výhody, vyplývajúce z dlhodobého vývoja CANDU, ako napríklad zdokonalená schéma (rozmiestnenie) elektrárne, optimálne využitie priestoru, lepšie bezpečnostné systémy a znížená možnosť vystavenia žiareniu pre personál. Zlepšil sa prístup pre inšpekcie, údržbu a testy. CANDU 9 bol naprojektovaný aby zaberal malú plochu a vďaka silnejšiemu kontainmentu vyžaduje len 500m ochrannú zónu.
 |
S vývojom trhu energie sú výrobcovia a predajcovia energie nútený hľadať lacné a vysoko kvalitné zdroje jadrovej energie. Musia dokázať reaktor a operácie s ním splňujú všetky bezpečnostné štandardy. ACR (Advanced CANDU Reactor) je nová generácia CANDU dizajnovaná na splnenie týchto požiadaviek. |
Súčastný výkon ACR sa pohybuje okolo 700 MWe. Táto verzia je označovaná ako ACR-700. AECL pracujú na 1000 MWe verzii označovanej ACR-1000. Aj keď mnoho systémov a vlastností, ako parogenerátory a turbíny sú obdobné tým , ktoré sa používajú v pokročilých tlakovodných reaktoroch APWR (advanced pressurized water reactors), ACR má výhody CANDU reaktora ako výmena paliva počas prevádzky, jednoduchý design palivovej kazety a možnosti flexibilného palivového cyklu.
ACR taktiež zahŕňa inovácie vyvinuté počas vývoja CANDU, pomocou ktorých AECL dokáže postaviť ACR JE načas a podľa rozpočtu pri dramatickom poklese nákladov až o 40% oproti predchádzajúcim verziám CANDU resp. iným JE.
Tieto inovácie zahŕňajú:
• kompaktná aktívna zóna, ktorej veľkosť bola znížená o polovicu pri zachovaní pôvodného výkonu
• zlepšená účinnosť vďaka turbínam s vyšším tlakom
• znížená spotreba ťažkej vody a súvisiacich výdavkov (1/4 spotreby existujúcich JE)
• predĺžená životnosť paliva
• nízko obohatený oxid uránu použitý ako palivo pre CANFLEX kazety, ktorý tiež redukuje náklady na palivo
• štandardizovaný prefabrikovaný design JE pri použití nových technológií
• optimalizácia rozmerov JE - kompaktný pôdorys
Výsledkom je energetický systém vysokokonkurenčný s ostatnými typmi JE ako aj ďalšími systémami na výrobu elektrickej energie.
design
 |
Objem Caladndrie ktorá je súčasťou ACR-700 reaktora je oproti CANDU 6 zmenšený o 60%. Z toho vyplýva aj menší objem moderátora a vďaka nahradeniu ťažkej vody ľahkou ako primárneho chladiva zmenšuje celkovú spotrebu ťažkej vody o 75%. |
chladenie
Chladiaci systém reaktora ACR-700 je takmer polovičný oproti súčastným CANDU reaktorom. Toto zmenšenie je možné vďaka zvýšenej účinnosti dosiahnutej použitím nízko obohateného uránu namiesto prírodného uránu, ktorý je tradične používaný u CANDU reaktorov. Chladiaci systém ACR má dva parogenerátory, vstupné a výstupné potrubie nachádzajúce sa nad oboma koncami calandrie. Čerpadlá sú tie isté ako u CANDU 6. Znížený počet prvkov, spôsobený menším chladiacim systémom, má za následok aj znížené náklady na stavbu JE. Výstupná teplota chladiva z reaktora je 325°C, čo je o 15°C viac ako u CANDU 6. Táto teplota vytvára zdroj pary o tlaku 6.5 MPa. Zvýšená tepelná účinnosť zvyšuje účinnosť parných turbín a elektrický výkon JE . |
 |
|
